高速精密冲床可靠性增长试验与分析

针对某新型高速精密冲床可靠性水平不高的问题,进行了可靠性增长试验研究。设计了可靠性增长试验的试验剖面和试验计划;选取了AMSAA模型作为试验的增长模型;为能及时发现与定位故障,并给故障分析提供依据,搭建了高速冲床可靠性试验平台;在此基础上进行了可靠性增长试验。根据试验平台提供的机床性能信息,对试验中出现的故障问题进行了分析,然后制定并实施了改进措施;最后,进行了可靠性增长分析。结果表明试验过程中该型高速精密冲床可靠性有明显增长趋势,试验结束时,机床平均故障间隔时间MTBF(mean time between failure)的估计值达到了试验目标值。     

电磁阀的热物理场数值仿真与试验研究

以某型航空发动机控制系统上的电磁阀为研究对象，建立其流固耦合模型，开展热物理场数值仿真研究，对其不同工况下的热物理场特性进行分析。同时搭建试验系统进行试验验证，根据试验结果对仿真模型及参数进行优化迭代，并得出结论：在实际使用过程中，电磁阀的温升主要受环境温度、外加功率、内部结构及外部热交换条件的影响，电磁阀的热物理场数值仿真结果与试验数据的最大误差为7.0%,数值仿真模型准确度较高，能有效地预测电磁阀的温度场分布。该模型可指导电磁阀热设计，具有较高的实际工程应用价值。     

高速电磁阀线圈与阀体配合气隙对电磁吸力影响研究

以制动系统液压控制单元中的高速开关阀为研究对象，研究了线圈与电磁阀配合气隙对电磁阀保压性能的影响。建立相关数学模型，对电磁阀保压工作状态的进行仿真，根据仿真模型结果对线圈与电磁阀配合气隙对电磁阀保压特性影响做相关研究。设计了保压实验来验证线圈与配合对电磁阀保压能力的试验，结果证明了理论正确性及模型在电磁阀工程设计中应用的可行性。     

双稳态电磁阀控制方式和动态性能的研究

航天器中大量采用了自动化程度较高的双稳态电磁阀,其控制方式和动态性能是设计中的重要环节。根据双稳态电磁阀的工作特点,建立电、磁、机系统的机电模型,并对等效电路模型进行了改进。根据多场耦合的特点,考虑到磁性材料的非线性特性及磁路的漏磁效应,选择有限元法进行仿真计算,并建立了电磁阀的二维有限元模型。电磁阀动态仿真计算数据与试验结果相一致,达到了定量判定出电磁阀所受电磁力大小以及开关放电电流的特征曲线的目的。多耦合场条件下运用有限元法对控制方式进行优化可以提高设计工作的费效比,且能够达到较高的精度,是进行电磁阀优化设计的有效方法。     

FAST液压促动器液压系统管路可靠性增长试验研究

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter aperture spherical tadio telescope reflective, FAST)落成后,针对个别FAST液压促动器液压系统管路存在的振动噪声问题,搭建了可靠性试验台,对其进行可靠性增长试验研究,找出故障原因后,对原系统进行可靠性优化设计,并对改进结构设计进行流场分析,确定优化设计方案。采用Duane原则,制定了合适的液压系统管路可靠性增长试验方案,通过可靠性增长试验得到样机B类失效统计,从而得到FAST液压促动器液压系统管路的累积MTBF及其可靠性增长模型。运用ASMAA模型对FAST液压促动器液压系统管路可靠性增长进行趋势检验,得到试验截止时可靠性水平的瞬时MTBF和置信区间,验证可靠性优化设计达到计划要求,为促动器整机可靠性增长和促动器群可靠性增长研究提供参考。     

电磁阀过盈装配工艺技术优化研究

针对电磁阀阀体及挡铁过盈装配合格率低的问题,从过盈装配关键工艺参数确定以及装配工艺方法两方面开展了过盈装配工艺技术优化研究。从过盈配合影响因素入手,根据电磁阀工作机制分析其物理及几何结构,并对过盈装配过程进行理论计算,从而给出过盈量选取的理论指导。同时根据某型号电磁阀结构设计工装,对比冷压装配法以及温差装配法的压装曲线,并对压装后的结构可靠性进行分析,发现温差装配法比冷压装配法具有较高的稳定性及可靠性,在电磁阀装配过程中可推广应用。     

放气过程中换热系数的确定以及放气电磁阀流量特性的辨识

给出定容积放气过程的热力学模型,并基于自然对流换热准则关系式和已知流量特性的电磁阀放气压力曲线确定模型中的换热系数.采用该模型对一个流量特性已知的电磁阀放气过程进行压力和温度仿真,仿真结果表明基于自然对流的放气模型的仿真曲线和试验曲线非常接近,能够很好地反应实际放气过程.应用该模型并结合放气压力曲线对放气电磁阀的流量特性进行辨识,结果证明这种方法能够准确且方便地测量出电磁阀的流量特性.     

液压电磁阀多物理场耦合热力学分析

电磁阀为涉及机械、电、磁和热等多物理场耦合复杂异构系统,其寿命和可靠性很大程度上取决于运行过程中产生的热。基于对某自动变速器液压比例电磁阀的结构和工作原理分析,采用二维轴对称有限元法,建立电磁阀的多物理场耦合热力学模型,仿真两种使用环境中不同工作电流下电磁阀内部的热变形及温度分布。仿真结果表明,使用环境和工作电流导致温度过高或者应力过大都是电磁阀热失效的重要原因;而且电磁阀内部的最高温度或最大应力与工作电流具有近似的线性增长关系,尤其是在散热条件差的使用环境下,电磁阀内部更易快速达到较高的温度和热应力,势必降低电磁阀的寿命和可靠性。通过与试验结果的对比分析,验证了该热力学模型具有较高的精度,可用于电磁阀的可靠性设计。     

高速开关电磁阀阀芯动态模型设计及研究

为了实现当前对汽车制动系统中对制动力控制的线性要求,详细研究了制动系统中核心控制部件电磁阀的结构,通过对电磁阀中重要部件阀芯的受力分析,细致分析了电磁阀阀芯的运动特性,从应用层面上给出了阀芯运动的数学模型,并针对阀芯的运动过程建立了基于实际运动的物理状态模型,建立新的动态数学模型并进行仿真。根据仿真结果对电磁阀进行实际的流量控制试验,验证得出建立的数学模型具有实际应用指导效果,并得出了电磁阀实际的运动特性与仿真模型一致的结论。     

高速小型复合分子泵可靠性建模与故障分析

根据高速小型复合分子泵的特点,建立了复合分子泵可靠性模型,基于专家评分法对其可靠性指标进行了分配,使得各单元分系统的平均故障间隔时间MTBF值更加符合整机可靠性的实际要求。基于复合分子泵可靠性模型,完成了故障树模型建立及分析,发现了其薄弱环节,为高速小型复合分子泵的结构优化和可靠性增长奠定基础。     

基于响应面近似建模方法的换挡电磁阀模型构建

针对换挡开关电磁阀宽温域工况下可靠性不高的技术问题，以较高精度的多场耦合仿真模型实现参数优化为基础，开展换挡开关电磁阀的结构参数优化研究。构建了换挡电磁阀电磁场-结构场-温度场-流场多场耦合有限元仿真模型，通过电磁力测试、温度测试和流量测试分别校验了电磁场模型、温度场和多场耦合模型精度，满足优化设计所需模型精度要求；为了提高优化效率，基于响应面近似建模（RSM）方法完成了宽温域换挡电磁阀电磁力和应力近似模型构建。结果表明构建的电磁力响应面模型R2的值为0.987，最大应力响应面模型的R2值为0.992均大于0.9，近似模型满足设计要求可用于后续换挡电磁阀结构参数优选设计研究。     

基于Maxwell方程的电磁阀开启过程动态特性仿真研究

利用电磁有限元软件Ansoft Maxwell的参数化计算功能,对不同主工作气隙、不同驱动电压条件下的模型进行计算,得到开启过程的各种动态特性曲线。通过开启过程的电流变化曲线判断出电磁阀完全开启所需时间,并且进行相应的实验测试,对数值仿真计算结果进行验证。     

基于Ansoft Maxwell仿真的电磁阀关闭过程动态特性研究

利用电磁场有限元分析软件Ansoft Maxwell的参数化计算功能,对不同工作气隙、不同驱动电压条件下的模型进行计算,得到关闭过程的各种动态特性曲线.通过关闭过程的电流变化曲线判断出电磁阀完全关闭所需时间,并且进行相应的实验测试,对数值仿真的计算结果进行验证,为类似产品的设计提供参考.     

深海电磁单向阀的设计与仿真研究

为了满足深海气体原位检测器的安全可靠性要求,设计了采用锥面密封的深海电磁单向阀。在磁路分析法的基础上建立了电磁阀的数学模型,由MATLAB中的Simulink软件直接进行仿真研究和分析。研究结果表明所设计的深海电磁单向阀,响应速度快,完全满足设计要求,验证了设计的可靠性和可行性。     

Dynamic performance of high speed solenoid valve with parallel coils

The methods of improving the dynamic performance of high speed on/off solenoid valve include increasing the magnetic force of armature and the slew rate of coil current, decreasing the mass and stroke of moving parts. The increase of magnetic force usually leads to the decrease of current slew rate, which could increase the delay time of the dynamic response of solenoid valve. Using a high voltage to drive coil can solve this contradiction, but a high driving voltage can also lead to more cost and a decrease of safety and reliability. In this paper, a new scheme of parallel coils is investigated, in which the single coil of solenoid is replaced by parallel coils with same ampere turns. Based on the mathematic model of high speed solenoid valve, the theoretical formula for the delay time of solenoid valve is deduced. Both the theoretical analysis and the dynamic simulation show that the effect of dividing a single coil into N parallel sub-coils is close to that of driving the single coil with N times of the original driving voltage as far as the delay time of solenoid valve is concerned. A specific test bench is designed to measure the dynamic performance of high speed on/off solenoid valve. The experimental results also prove that both the delay time and switching time of the solenoid valves can be decreased greatly by adopting the parallel coil scheme. This research presents a simple and practical method to improve the dynamic performance of high speed on/off solenoid valve.     

基于Triplet loss的电磁阀故障识别方法

针对电磁阀故障识别对专家知识依赖过高,现有智能诊断系统多需要人为提取信号特征等问题,以某型号电磁阀作为研究对象,人为设置故障工况,采集各种工况下的多通道运行数据,利用TensorFlow平台搭建了对该电磁阀的端对端故障识别模型。此外,在此基础上又提出了基于Triplet loss函数的改进模型,并进行了验证测试。结果表明,基于Triplet loss的故障识别模型除具有更高的识别准确率之外,对于在不同动作频率下工作的电磁阀信号有更好的泛化能力。     

直动型气动电磁阀综合性能测试系统研究

针对目前国内对直动式气动电磁阀测试存在的不足问题,采用高速数据采集系统,应用计算机控制技术,设计了电磁阀综合性能检测系统.测试项目主要有动态特性检测、密封性检测、疲劳寿命测试,并首次引入了最低先导压力的测试,突破了以往只针对单个参数测试的局限.为验证系统的准确性,设计完善了一种基于MATLAB/Simulink的电磁阀动态仿真模型,可应用于电磁阀设计时的多参数仿真和优化设计.运用仿真模型和测试系统,测试、分析了气路压力条件对电磁阀性能的影响,确定了电磁阀测试或使用时的最佳气路压力条件.实验结果表明:该系统能很好地对电磁阀的综合性能进行评判,系统时间分辨率达到0.1ms,压力分辨率0.1 kPa.     

变速箱中比例电磁阀P-I控制算法的研究

在分析比例电磁阀工作原理的基础上,建立比例电磁阀电流控制模型进行仿真。仿真表明,电磁阀控制频率过低会使比例阀占空比与输出电流间的比例性变差,产生控制误差,因此要选取合适的PWM频率减小控制误差;根据感性负载的电流响应特性,以及混合动力汽车变速箱中比例电磁阀的工作频率要求,提出P-I控制算法并进行实验验证,试验结果表明该算法可以根据比例电磁阀电流动态响应要求计算出相应参数值,且满足控制需求。     

基于ARM7的喷气织机电磁阀控制电路

为完成喷气织机高频电磁阀的实时控制,提升对电磁阀工作时的故障检测能力,设计了基于ARM7的电磁阀高速驱动和电流检测反馈控制系统。以ARM7处理器的芯片LPC2478为微控制器,并在数据、地址总线基础上,通过采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)扩展了输出口线;针对喷气织机电磁阀高频特性,设计了高、低压复合的驱动控制电路;为判断电磁阀工作性能的优劣,增加了电流检测环节。试验结果表明,该系统运行稳定、高效,通过对电流检测反馈数据的分析,提高了喷气织机生产的质量和效率。